Ученые впервые обнаружили на территории России штамм зеленой одноклеточной водоросли Coelastrella multistriata. Она представляет большой интерес для биотехнологии, поскольку до 50% ее массы составляют жирные кислоты, которые перспективны в качестве сырья для фармацевтических препаратов, а также производства биодизельного топлива. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Scientific Reports.
Род Coelastrella объединяет одноклеточных зеленых водорослей, которые обитают на суше и в пресных водоемах Европы. Ученые выяснили, что представители этого рода накапливают в клетках большое количество липидов в виде жирных кислот и каротиноидов (предшественников витамина А) — до 50% и 2% биомассы соответственно. Эти вещества очень ценятся в фармацевтической промышленности, поскольку из них можно синтезировать биологически активные вещества, витамины и пищевые добавки.
Исследователи из Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева РАН (Москва) с коллегами описали новый штамм водоросли Coelastrella multistriata, а также изучили состав, количество и особенности накопления в ее клетках жирных кислот. Штамм MZ-Ch23 биологи обнаружили в почве на территории Гуровского карьера в Тульской области. Водоросль очистили от сопутствующих микроорганизмов и выращивали в колбах на минеральной среде. Количество и тип жирных кислот, накапливаемых в клетке, исследователи определяли биохимически.
Оказалось, что по количеству преобладали ненасыщенные кислоты, в молекулах которых между некоторыми атомами углерода образуются двойные связи. Среди них больше всего оказалось омега-3 и омега-6 жирных кислот, таких как альфа-линоленовая — 38%, гексадекатриеновая — 19%, и линолевая — 12%. Омега-3 и омега-6 жирные кислоты очень полезны для человека: на их основе в организме синтезируются многие биологически активные вещества и гормоны, поэтому Coelastrella может стать хорошим источником для их промышленного получения.
Также ученые создали для водоросли условия голодания — штамм поместили в среду, в которой не было азота, фосфора или обоих этих элементов. Азот и фосфор необходимы для роста всех микроорганизмов, в том числе одноклеточных водорослей, поскольку с помощью этих элементов собираются «строительные блоки» белков и нуклеиновых кислот. Если же появляется недостаток азота или фосфора, водоросли начинают накапливать запасные питательные вещества, в первую очередь липиды. Поэтому биологи предположили, что при голодании штамм Coelastrella multistriata будет синтезировать еще больше ценных жирных кислот. Оказалось, что в таких условиях водоросли вместо омега-3 и омега-6 стали синтезировать преимущественно насыщенные и мононенасыщенные (только с одной двойной связью) жирные кислоты — до 61% от общего количества.
«Наше исследование показало, что общее содержание жирных кислот в клетках Coelastrella multistriata MZ-Ch23 достигает 57% биомассы, что гораздо выше, чем у других видов этого рода водорослей. Поэтому этот штамм перспективен для получения омега-3 и омега-6 жирных кислот, которые в большом количестве накапливаются в клетках при выращивании на полной питательной среде. Кроме того, мы показали, что при голодании водоросль синтезирует насыщенные жирные кислоты, которые можно использовать для производства биодизельного топлива. В дальнейшем мы планируем исследовать влияние других стрессоров, например тяжелых металлов или избыточного освещения, на накопление липидов этим штаммом», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Евгений Мальцев, кандидат биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник Лаборатории молекулярной систематики водных растений Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева РАН.
Рисунок 1. Микрофотографии клеток водоросли Coelastrella multistriata и внешний вид культуры. Источник: Евгений Мальцев.
Пресс-служба Российского научного фонда
20.10.2021
Нет комментариев